專利名稱：橋梁生命周期環(huán)境影響成本分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及橋梁工程領(lǐng)域，具體是涉及一種主要用于分析各種橋梁生命周期環(huán)境 影響成本分析方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代橋梁建設(shè)中，環(huán)境與經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展是促進(jìn)橋梁可持續(xù)發(fā)展的重要問題， 橋梁生命周期環(huán)境影響成本分析已成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。我國雖然在材料工業(yè)、生態(tài)產(chǎn) 品等領(lǐng)域開展了生命周期環(huán)境影響成本分析研究，但對(duì)于橋梁生命周期環(huán)境影響成本的研 究尚處于探索階段，因此，有必要對(duì)橋梁生命周期環(huán)境影響成本進(jìn)行系統(tǒng)分析。目前，國內(nèi)外針對(duì)生命周期環(huán)境影響成本分析在工業(yè)產(chǎn)品領(lǐng)域中主要是基于生命 周期評(píng)價(jià)理論，分析環(huán)境影響成本對(duì)總成本的貢獻(xiàn)程度；在橋梁工程中，對(duì)環(huán)境影響的評(píng)價(jià) 均采用生命周期評(píng)價(jià)方法。但生命周期評(píng)價(jià)理論作為橋梁環(huán)境屬性的評(píng)價(jià)工具，并未涉及 橋梁建設(shè)的經(jīng)濟(jì)屬性，在實(shí)踐中不能廣泛運(yùn)用。而橋梁生命周期成本分析也僅針對(duì)生命周 期總成本進(jìn)行研究，并未探討橋梁在生命周期過程中環(huán)境影響的成本，導(dǎo)致橋梁生命周期 成本分析也不夠完善。為了實(shí)現(xiàn)橋梁的可持續(xù)發(fā)展，量化橋梁生命周期的環(huán)境負(fù)荷，橋梁生 命周期環(huán)境影響成本分析已成為系統(tǒng)評(píng)價(jià)橋梁環(huán)境影響的趨勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述橋梁環(huán)境影響成本的主要問題，提供一 種針對(duì)橋梁工程的橋梁生命周期環(huán)境影響成本分析方法，促進(jìn)橋梁環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益的 平衡，并為實(shí)現(xiàn)橋梁的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是以IS014040提供的生命周期評(píng)價(jià)理 論及生命周期成本分析理論為依據(jù)，將環(huán)境影響成本進(jìn)行分解，在分析橋梁生命周期環(huán)境 影響負(fù)荷的基礎(chǔ)上，資源消耗、水污染、大氣污染根據(jù)環(huán)境影響負(fù)荷經(jīng)濟(jì)值進(jìn)行量化，而噪 聲污染和固體廢棄物污染的量化分別采用享樂價(jià)格法、虛擬治理成本方法，最后進(jìn)行累計(jì) 求和得出橋梁生命周期環(huán)境影響成本；橋梁生命周期包括設(shè)計(jì)階段、原材料生產(chǎn)與加工階 段、橋梁施工階段、運(yùn)營階段及廢棄階段5個(gè)階段。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的主要優(yōu)點(diǎn)
(1)基于橋梁生命周期環(huán)境影響因素的多樣性和復(fù)雜性，獲得橋梁生命周期環(huán)境影響 成本分析指標(biāo)的選取方法，為準(zhǔn)確全面的分析橋梁生命周期環(huán)境影響成本提供理論依據(jù)。(2)將生命周期成本分析運(yùn)用到生命周期評(píng)價(jià)中，通過橋梁生命周期各階段不同 環(huán)境影響成本指標(biāo)的計(jì)算，建立橋梁生命周期環(huán)境成本分析模型，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效 益最優(yōu)化的狀態(tài)。(3)采用橋梁生命周期環(huán)境影響成本分析方法，解決了生命周期評(píng)價(jià)方法在橋梁 上的應(yīng)用局限性，綜合考慮由于環(huán)境污染而帶來的經(jīng)濟(jì)問題，對(duì)橋梁的成本管理具有重要 參考價(jià)值。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明提供的橋梁生命周期環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法，具體是以IS014040提供的生命 周期評(píng)價(jià)理論及生命周期成本分析理論為依據(jù)，將環(huán)境影響成本分解為資源消耗成本、水 污染成本、大氣污染成本、噪聲污染成本和固體廢棄物污染成本五種類型，在分析橋梁生命 周期環(huán)境影響負(fù)荷的基礎(chǔ)上，資源消耗成本、水污染成本、大氣污染成本根據(jù)環(huán)境影響負(fù)荷 經(jīng)濟(jì)值進(jìn)行量化，而噪聲污染成本和固體廢棄物污染成本的量化分別采用享樂價(jià)格法、虛 擬治理成本方法，最后進(jìn)行累計(jì)求和得出橋梁生命周期環(huán)境影響成本。其中橋梁生命周期 包括設(shè)計(jì)、原材料生產(chǎn)與加工、橋梁施工、運(yùn)營及廢棄5個(gè)階段。本發(fā)明采用包括以下步驟的方法 1.分解橋梁生命周期環(huán)境影響成本
橋梁環(huán)境影響成本的分解是構(gòu)建模型的前提，分解的合理與否制約著模型運(yùn)用的效 果。根據(jù)國內(nèi)外環(huán)境影響成本分類方法，結(jié)合橋梁工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從生命周期角度考慮環(huán) 境影響成本的界定，可將其分為五類。(1)資源消耗成本橋梁在原材料生產(chǎn)與加工及施工階段消耗的各種資源的成本， 主要指各階段消耗的鋼材、錳、石灰石以及煤炭、石油、天然氣等各種能源成本。(2)水污染成本橋梁在生命周期各階段中對(duì)水環(huán)境造成污染的損失，包括生活區(qū) 污水的排放和生活垃圾對(duì)水體的污染，橋梁施工產(chǎn)生的各種污染物對(duì)水體的污染，拌合場、 預(yù)制場等施工廢水對(duì)水體的污染以及橋梁附屬設(shè)施污水的排放，橋面徑流等。廢水中的污 染物主要是COD、氰化物和重金屬。(3)大氣污染成本橋梁在整個(gè)生命周期階段對(duì)大氣造成環(huán)境污染的損失，水泥、 砂石、混凝土等建筑材料運(yùn)輸、裝卸產(chǎn)生揚(yáng)塵污染，灰土拌和、混凝土拌和加工會(huì)產(chǎn)生揚(yáng)塵 和粉塵，以及各種行駛車輛排出的各種廢氣等。大氣污染物主要考慮COx^(^^(^煙塵和粉
/K土。(4)噪聲污染成本橋梁生命周期過程中噪聲污染所造成的經(jīng)濟(jì)損失，包括噪聲直 接污染損失和噪聲污染控制措施成本。(5)固體廢棄物污染成本橋梁在生命周期相關(guān)活動(dòng)中，由于固體廢棄物的排放而 造成的經(jīng)濟(jì)損失，包括建筑固體廢棄物污染損失成本和生活垃圾污染損失成本。2.橋梁生命周期環(huán)境影響成本分析模型的基本假定
(1)資源消耗與橋梁在生命周期內(nèi)產(chǎn)生的污染物質(zhì)等技術(shù)指標(biāo)可以轉(zhuǎn)換成用貨幣單位 表示的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，有助于建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫。(2)國家制定的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)是參照基準(zhǔn)，即作為模型中參數(shù)取值的基準(zhǔn)。(3)橋梁生命周期的不同階段，資源消耗與橋梁產(chǎn)生污染物質(zhì)對(duì)于環(huán)境的影響只 與其資源耗費(fèi)與產(chǎn)生污染物的數(shù)量有關(guān)。3.資源消耗成本、水污染成本和大氣污染成本的量化
(1)由于橋梁在生命周期階段中資源消耗、水污染、大氣污染所造成環(huán)境影響可根據(jù)消 耗量及排放量直接量化，因此三者所造成環(huán)境影響成本均采用以下計(jì)算模型LCElCi ^kiiELit- UECi)(1)
式中￡(7￡Γ 為環(huán)境影響成本；i=l 3 ;t為橋梁生命周期清單分析中的各個(gè)階段；k 為貼現(xiàn)系數(shù)，當(dāng)橋梁在原材料生產(chǎn)與加工階段和施工階段時(shí)，k=l ；當(dāng)橋梁在運(yùn)營及廢棄階
sw^=(r rnmrn, ι ^m^) ；ELit ^m^m^irmmmfi^m ；
UECi為橋梁在生命周期中平均單位環(huán)境負(fù)荷所造成的經(jīng)濟(jì)損失。該模型是建立橋梁所在地區(qū)相關(guān)的環(huán)境負(fù)荷與環(huán)境損失之間的關(guān)系方程，得到每 增加單位環(huán)境負(fù)荷而增加的環(huán)境損失量。其中EL在清單分析的基礎(chǔ)上根據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算獲得， 表1列出了橋梁生命周期內(nèi)環(huán)境負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)值轉(zhuǎn)換。4.噪聲污染成本的量化
在橋梁生命周期相關(guān)活動(dòng)中，機(jī)械使用及車輛行駛等噪聲造成的經(jīng)濟(jì)損失，采用享樂 價(jià)格法(HP法)進(jìn)行量化，HP法是由于橋梁建設(shè)而產(chǎn)生的各類噪聲轉(zhuǎn)化為財(cái)產(chǎn)損失的成本 量化方法，將房地產(chǎn)價(jià)格的浮動(dòng)作為財(cái)產(chǎn)損失的指標(biāo)。該方法假定房地產(chǎn)價(jià)格受到眾多因 素的影響，如結(jié)構(gòu)、建筑面積、位置及環(huán)境質(zhì)量等，根據(jù)觀察收集橋梁周邊地區(qū)房地產(chǎn)價(jià)格 及有關(guān)特征信息估計(jì)HP方程，估算出噪聲對(duì)價(jià)格的影響，以此來衡量橋梁噪聲污染成本。 HP方程如下
lqg(p) = a +ilqg((￡si) +c Iqg(Orea)+d Iog(^ge)+e (2)
式中P為每平米售價(jià)，dist為從最近的噪聲源到房子的距離，area為住宅單元的平均 面積，age為在銷售期內(nèi)從建設(shè)至今的年數(shù)，a d表示常數(shù)，e為誤差項(xiàng)。因此，橋梁在生命周期過程中產(chǎn)生各類噪聲造成的污染損失成本為
C4IHa-ftl(3)
式中c41為污染損失成本，P1為同一區(qū)域遠(yuǎn)離橋梁所在地的平均房地產(chǎn)價(jià)格，P2為同 一區(qū)域橋梁所在地的平均房地產(chǎn)價(jià)格。噪聲污染的損失成本除了對(duì)橋梁所在地區(qū)附近房價(jià) 的損失，還包括對(duì)噪聲控制采取相應(yīng)措施費(fèi)用C42 (如安裝噪聲屏蔽設(shè)施等)。因此，噪聲污染成本LCEIC4為
LCSIC4 = C41+ C42(4)
5.固體廢棄物污染成本的量化
橋梁在生命周期過程中產(chǎn)生的固體廢棄物主要包括兩大類建筑固體廢棄物和生活垃 圾。針對(duì)固體廢棄物對(duì)橋梁周邊環(huán)境造成的污染損失成本，采用虛擬治理成本方法，即為維 護(hù)環(huán)境不發(fā)生退化所需要的治理成本，其實(shí)質(zhì)是治理未達(dá)標(biāo)排放或已經(jīng)排放的污染物應(yīng)該 花費(fèi)的成本，是對(duì)環(huán)境影響成本的最低估計(jì)。①建筑固體廢棄物虛擬治理成本C51為
C51 = Ci +Cg(5)
其中，Cs為處置貯存廢物的虛擬治理成本，Cs=貯存量X (處置單位治理成本一貯存單 位治理成本);Ce為處置排放廢物的虛擬治理成本，Ce=排放量X處置單位治理成本。建筑固體廢棄物單位治理成本如表2所示。
②生活垃圾虛擬治理成本C52為
C^2 = + Cr(6)
其中，Cp為無害化處理簡易處理的虛擬治理成本，Cp=簡易處理量X (衛(wèi)生填埋單位治 理成本一簡易處理單位治理成);Cr為無害化處理堆放垃圾，Cr=堆放量X衛(wèi)生填埋單位治 理成本。生活垃圾單位治理成本如表3所示。因此，固體廢棄物污染成本LCEIC5為
LCEIC5 = C51 + C52(7)
6.建立橋梁生命周期環(huán)境影響成本分析模型 LCEJC=^LCEICi
Μ(ΟΛ
■ LCEIC1 + LCEICt + LCEICs + LCEICi + LCEICs、° 7
= K^1 UEqy^ELll-UEC1) + KELh ·UE(Ji) + CCtl + (Jn) + (Cjl + Cn)
式中i=l 5，表示橋梁在生命周期階段對(duì)環(huán)境的脅迫種類，ZCfflUi分別為資源消耗
成本、水污染成本、大氣污染成本、噪聲污染成本和固體廢棄物污染成本。上述方法可作如下分析和評(píng)價(jià)
(1)橋梁生命周期的環(huán)境影響成本對(duì)橋梁總成本造價(jià)的影響分析。(2)不同橋梁的生命周期環(huán)境影響成本大小對(duì)比分析。下面結(jié)合應(yīng)用實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。實(shí)施例1 武漢市野芷湖大橋生命周期環(huán)境影響成本分析
根據(jù)野芷湖大橋主要工程數(shù)量、施工設(shè)備以及交通量等對(duì)該橋生命周期各階段內(nèi)資源 消耗及各種污染物排放進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)計(jì)算，清單結(jié)果見表4所示。考慮野芷湖大橋設(shè)計(jì)使用年限50年，根據(jù)銀行規(guī)定最低貼現(xiàn)率3. 24%，得出k值為 0. 20，將上述清單結(jié)果代入模型中計(jì)算。武漢市野芷湖大橋生命周期環(huán)境影響成本，見表5 所示。野芷湖大橋生命周期的環(huán)境影響成本至少為
5
LCEIC= Yj LCEICi =4043. 36 萬元
其中原材料生產(chǎn)與加工階段為2489. 29萬元，所占比例為61. 56%;施工階段為 1320. 98萬元，所占比例為32. 67% ；運(yùn)營階段為197. 08萬元，所占比例為4. 87% ；廢棄階段 為36. 01萬元，所占比例為0. 90%。該橋在生命周期過程中原材料生產(chǎn)與加工階段的環(huán)境影 響成本最大，依次為施工階段、運(yùn)營階段和廢棄階段。而在該橋的環(huán)境影響成本的類別分析中，資源消耗成本為3247. 04萬元，所占比 例為80. 31% ；水污染成本為90. 07萬元，所占比例為2. 23% ；大氣污染成本為541. 52萬元， 所占比例為13. 39% ；噪聲污染成本為146. 30萬元，所占比例為3. 62% ；固體廢棄物污染成 本為8. 43萬元，所占比例為0. 45%。根據(jù)上述定量計(jì)算可知橋梁生命周期資源消耗成本最大，以鋼材的消耗為主，這
7一部分主要來源于建筑材料的生產(chǎn)加工過程；其次是大氣污染成本，主要表現(xiàn)為COx，在橋 梁運(yùn)營階段尤為突出；依次是噪聲污染成本，主要是噪聲在較長時(shí)間的運(yùn)營期間對(duì)周邊房 地產(chǎn)價(jià)格的影響；然后是水污染成本，以氰化物為主，在橋梁的原材料生產(chǎn)與加工階段更為 明顯；最后是固體廢棄物成本，主要是建筑固體廢棄物，在橋梁的廢棄階段較多。本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。附表
表1環(huán)境負(fù)荷經(jīng)濟(jì)值轉(zhuǎn)換表
表2固體廢棄物單位治理成本
表3生活垃圾單位治理成本
表4野芷湖大橋資源消耗及環(huán)境負(fù)荷清單表(單位kg)
表5野芷湖大橋生命周期環(huán)境影響成本(單位萬元)
權(quán)利要求
一種橋梁生命周期環(huán)境影響成本分析方法，其特征是以ISO14040提供的生命周期評(píng)價(jià)理論及生命周期成本分析理論為依據(jù)，將環(huán)境影響成本進(jìn)行分解，在分析橋梁生命周期環(huán)境影響負(fù)荷的基礎(chǔ)上，資源消耗、水污染、大氣污染根據(jù)環(huán)境影響負(fù)荷經(jīng)濟(jì)值進(jìn)行量化，而噪聲污染和固體廢棄物污染的量化分別采用享樂價(jià)格法、虛擬治理成本方法，最后進(jìn)行累計(jì)求和得出橋梁生命周期環(huán)境影響成本；橋梁生命周期包括設(shè)計(jì)階段、原材料生產(chǎn)與加工階段、橋梁施工階段、運(yùn)營階段及廢棄階段5個(gè)階段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋梁生命周期環(huán)境影響成本分析方法，其特征是采用以下步 驟的方法第一步，對(duì)橋梁生命周期環(huán)境影響成本進(jìn)行分解橋梁環(huán)境影響成本的分解是構(gòu)建模型的前提，從橋梁生命周期角度考慮環(huán)境影響成 本，將其分為資源消耗成本、水污染成本、大氣污染成本、噪聲污染成本和固體廢棄物污染 成本5種成本；第二步，量化資源消耗成本、水污染成本和大氣污染成本由于橋梁在生命周期階段中資源消耗、水污染、大氣污染所造成環(huán)境影響可根據(jù)消耗 量及排放量直接量化，因此將三者歸結(jié)為同一種量化方法；第三步，量化噪聲污染成本在橋梁生命周期過程中，噪聲造成的經(jīng)濟(jì)損失指由于噪聲而帶來的房地產(chǎn)價(jià)格的浮動(dòng) 和為降低控制噪聲污染而采取各種措施的費(fèi)用，主要采用享樂價(jià)格法計(jì)算噪聲污染成本；第四步，量化固體廢棄物污染成本橋梁在生命周期過程中產(chǎn)生的固體廢棄物主要包括兩大類建筑固體廢棄物和生活垃 圾；針對(duì)固體廢棄物對(duì)橋梁周邊環(huán)境造成的污染損失成本，采用虛擬治理成本方法，即為維 護(hù)環(huán)境不發(fā)生退化所需要的治理成本。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的橋梁生命周期環(huán)境影響成本分析方法，其特征是所述資源消 耗、水污染、大氣污染所造成的環(huán)境影響成本均采用以下計(jì)算模型LCEICi =^EIit-UECi)式中i=1 3 ;t為橋梁生命周期清單分析中的各個(gè)階段；k為貼現(xiàn)系數(shù)，當(dāng)橋梁在原材料生產(chǎn)與加工階段和施工階段時(shí)，k=l ；當(dāng)橋梁在運(yùn)營及廢棄階段時(shí)，A = ^ji ,其中r為貼現(xiàn)率，1為橋梁壽命；ELit為橋梁生命周期各階段的環(huán)境負(fù)荷量；UECi為橋梁在生命周 期中平均單位環(huán)境負(fù)荷所造成的經(jīng)濟(jì)損失。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的橋梁生命周期環(huán)境影響成本分析方法，其特征是采用HP法量 化噪聲污染成本，HP法為享樂價(jià)格法，HP方程如下log(p) = a+h log(dist)+c log(c2red)+d log(dge)+e式中P為每平米售價(jià)，dist為從最近的噪聲源到房子的距離，area為住宅單元的平均 面積，age為在銷售期內(nèi)從建設(shè)至今的年數(shù)，a d表示常數(shù)，e為誤差項(xiàng)，因此，橋梁在生命周期過程中產(chǎn)生各類噪聲造成的污染損失成本為式中=P1為同一區(qū)域遠(yuǎn)離橋梁所在地的平均房地產(chǎn)價(jià)格，P2為同一區(qū)域橋梁所在地的 平均房地產(chǎn)價(jià)格；噪聲污染的損失成本除了對(duì)橋梁所在地區(qū)附近房價(jià)的損失，還包括對(duì)噪 聲控制采取相應(yīng)措施的費(fèi)用C42，因此，噪聲污染成本LCEIC4為LCEIC, = C41 + C42。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的橋梁生命周期環(huán)境影響成本分析方法，其特征是針對(duì)固體廢 棄物對(duì)橋梁周邊環(huán)境造成的污染損失成本，采用以下的虛擬治理成本方法得到①建筑固體廢棄物虛擬治理成本 C51 = + q式中cs為處置貯存廢物的虛擬治理成本，Cs=貯存量χ (處置單位治理成本一貯存單 位治理成本);ce為處置排放廢物的虛擬治理成本，Ce=排放量χ處置單位治理成本；②生活垃圾虛擬治理成本CS2 = Cp +式中cp為無害化處理簡易處理的虛擬治理成本，Cp=簡易處理量X (衛(wèi)生填埋單位治 理成本一簡易處理單位治理成);Cr為無害化處理堆放垃圾，Cr=堆放量X衛(wèi)生填埋單位治 理成本；因此，固體廢棄物污染成本LCEIC5為
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的橋梁生命周期環(huán)境影響成本分析模型，其特征是橋梁生命周 期環(huán)境影響成本分析模型是式中i=l 5，表示橋梁在生命周期階段對(duì)環(huán)境的脅迫種類，ZCS/q分別為資源消耗 成本、水污染成本、大氣污染成本、噪聲污染成本和固體廢棄物污染成本。全文摘要
本發(fā)明涉及橋梁生命周期環(huán)境影響成本分析方法，它以ISO14040提供的生命周期評(píng)價(jià)理論及生命周期成本分析理論為依據(jù)，將環(huán)境影響成本進(jìn)行分解，在分析橋梁生命周期環(huán)境影響負(fù)荷的基礎(chǔ)上，對(duì)資源消耗、水污染、大氣污染根據(jù)環(huán)境影響負(fù)荷經(jīng)濟(jì)值進(jìn)行量化，而噪聲污染和固體廢棄物污染的量化分別采用享樂價(jià)格法、虛擬治理成本方法，最后進(jìn)行累計(jì)求和得出橋梁生命周期環(huán)境影響成本；橋梁生命周期包括設(shè)計(jì)階段、原材料生產(chǎn)與加工階段、橋梁施工階段、運(yùn)營階段及廢棄階段。本發(fā)明通過對(duì)橋梁生命周期環(huán)境影響成本的定量化分析，能夠解決橋梁生命周期多階段多因素的環(huán)境影響成本科學(xué)評(píng)估的問題，具有操作方面、評(píng)價(jià)準(zhǔn)確和應(yīng)用前景廣泛等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)E01D1/00GK101922139SQ201010294180
公開日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月28日
發(fā)明者劉沐宇, 盧志芳, 陳方芳 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)